El ciclo de Calvin tiene lugar en el estroma del cloroplasto. El estroma es la sección llena de líquido del cloroplasto en la que los tilacoides se apilan en estructuras conocidas como grana.
Durante la fotosíntesis, ocurren dos fases principales de reacciones. La primera fase depende de la luz y tiene lugar principalmente dentro de los tilacoides. Utiliza energía de la luz para producir moléculas de energía como el trifosfato de adenosina (ATP). Pero la segunda fase es independiente de la luz y ocurre en las secciones fluidas que rodean a los tilacoides, llamada estroma. Esta segunda fase implica la fijación y reducción del dióxido de carbono. Todas las reacciones en esta segunda fase se denominan colectivamente el ciclo de Calvin.